楊 軍 馮 源 黃 鑑

(成都七中 四川 成都 610041)

2013年4月，本文作者之一在本校開(kāi)設(shè)了一次成都市市級(jí)公開(kāi)課，據(jù)此撰寫(xiě)了此文.授課對(duì)象為高二學(xué)生，所用教材為教科版《物理·選修3-4》.

設(shè)計(jì)思想：本課以學(xué)生個(gè)體回答的形式引入機(jī)械波．然后從整體發(fā)展出發(fā)，采用分組實(shí)驗(yàn)的形式，讓學(xué)生以繩波為例自行分析機(jī)械波的形成和傳播，從而充分發(fā)揮學(xué)生主體作用，體現(xiàn)教學(xué)的實(shí)效性．同時(shí)，還在其間引入學(xué)生活動(dòng)，用“人浪”模擬機(jī)械波，使學(xué)生親身體驗(yàn)質(zhì)點(diǎn)間的相互作用是機(jī)械波形成和傳播的關(guān)鍵，并以此為依據(jù)從力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)兩個(gè)角度說(shuō)明橫波、縱波的區(qū)分．

教材分析：本節(jié)是本章的第一節(jié)內(nèi)容，講述了機(jī)械波的形成、傳播和描述方法．從教科書(shū)結(jié)構(gòu)來(lái)看，呈現(xiàn)了從具體直觀到抽象的認(rèn)知過(guò)程，即從具體的繩波過(guò)渡到波的圖像，接著再?gòu)馁|(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波傳播方向的關(guān)系去具體認(rèn)識(shí)波：橫波和縱波．最后提出簡(jiǎn)諧波的概念．整體內(nèi)容不難，但相關(guān)概念的形成需要細(xì)致琢磨．

學(xué)情分析：學(xué)生對(duì)本節(jié)的活動(dòng)中所涉及的問(wèn)題能有感性認(rèn)識(shí)，但認(rèn)識(shí)深度恐有不夠．其次，學(xué)生可能會(huì)對(duì)活動(dòng)本身投入較多而忽略了相關(guān)問(wèn)題．另外，要求學(xué)生從活動(dòng)中提煉出相關(guān)概念也是有一定難度的．

教學(xué)方法：分組實(shí)驗(yàn)、學(xué)生活動(dòng)、討論探究(問(wèn)答方式)、多媒體課件與相關(guān)動(dòng)畫(huà)．

教學(xué)用具：鐵鏈，長(zhǎng)綢帶，水波演示儀，縱波發(fā)生器等．

教學(xué)過(guò)程

過(guò)程步驟教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)或回答(根據(jù)課堂實(shí)錄整理)設(shè)計(jì)意圖解決問(wèn)題 1.抽選某小組學(xué)生代表回答相應(yīng)問(wèn)題,得出機(jī)械波的定義、形成條件、形成特點(diǎn). ★問(wèn)題一:如果手不沿桌面上下振動(dòng),繩子處于什么狀態(tài)? ★追問(wèn):該問(wèn)題涉及到一個(gè)概念,跟機(jī)械波的形成條件有關(guān),是什么概念呢? 適當(dāng)點(diǎn)評(píng)并引導(dǎo)學(xué)生提煉相關(guān)概念:波源(機(jī)械波的形成條件之一). ★問(wèn)題二:手沿桌面向上抖動(dòng)一次和向下抖動(dòng)一次,你看到了什么現(xiàn)象? ★追問(wèn):該問(wèn)題也涉及到一個(gè)概念,以前還學(xué)習(xí)過(guò)的,在交變電流中也出現(xiàn)過(guò).是什么概念呢? 適當(dāng)點(diǎn)評(píng)并引導(dǎo)學(xué)生提煉相關(guān)概念:波峰、波谷. ★問(wèn)題三:手連續(xù)抖動(dòng),你看到了什么現(xiàn)象? ★追問(wèn):該問(wèn)題又能涉及哪些概念呢?(提示:沒(méi)有鐵鏈的話(huà),能否形成這種“變化的正弦圖像”?) 適當(dāng)點(diǎn)評(píng)并引導(dǎo)學(xué)生提煉相關(guān)概念:介質(zhì)(機(jī)械波的形成條件之二). ★問(wèn)題四:鐵鏈一端的振動(dòng)是怎樣傳到另一端的?鐵鏈上有標(biāo)記的兩點(diǎn)怎樣運(yùn)動(dòng)?隨波前進(jìn)嗎? 1.學(xué)生回答相應(yīng)問(wèn)題(學(xué)生可參考教材作答): ★回答問(wèn)題一: B:鐵鏈處于靜止?fàn)顟B(tài).(正確) ★回答追問(wèn): C:力改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài); D:振動(dòng)要有條件; E:運(yùn)動(dòng)需要能量; F:該問(wèn)題涉及到波源的概念.(正確) ★回答問(wèn)題二: G:鏈條在搖擺; H:因?yàn)橛心Σ亮?振幅在減小; I:手沿桌面向上抖動(dòng)一次時(shí),一個(gè)向上凸起的形狀沿鐵鏈向另一端傳去;向下抖動(dòng)一次時(shí),一個(gè)向下凹下的形狀沿鐵鏈向另一端傳去.(正確) ★回答追問(wèn): J:有簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的函數(shù)圖像的影子. K:該問(wèn)題涉及到波峰、波谷的概念.(正確) ★回答問(wèn)題三: L:沿桌面連續(xù)向上下抖動(dòng)時(shí),形成不斷變化的(類(lèi)似)正弦的圖像.波峰、波谷在不斷移動(dòng).(正確) ★回答追問(wèn): M:簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng); N:不是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),因?yàn)樾…h(huán)所受回復(fù)力不一定跟位移成正比,只能是機(jī)械振動(dòng); O:該問(wèn)涉及的概念是介質(zhì),這正是機(jī)械波的形成條件之二.(正確) ★回答問(wèn)題四: P:鐵鏈中的前一小環(huán)(質(zhì)點(diǎn))會(huì)牽動(dòng)后一小環(huán)運(yùn)動(dòng),后一小環(huán)再帶動(dòng)更后面的小環(huán),從而使鐵鏈一端的振動(dòng)傳遞到了另一端. I(補(bǔ)充):鐵鏈的各部分之間都有相互作用的彈力,所以當(dāng)手抖動(dòng)繩的一端時(shí),引起的振動(dòng)就不限于鐵鏈的這一端,而是沿鐵鏈向另一端傳去,振動(dòng)狀態(tài)在鐵鏈上的傳播就形成了波.分析機(jī)械波的形成過(guò)程

過(guò)程步驟教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)或回答(根據(jù)課堂實(shí)錄整理)設(shè)計(jì)意圖解決問(wèn)題 ★追問(wèn):該問(wèn)題又涉及哪些概念呢? 適當(dāng)點(diǎn)評(píng)并引導(dǎo)學(xué)生提煉相關(guān)概念:相互作用力、質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向、波的傳播方向. 教師板書(shū)Ⅰ 2.引入模擬實(shí)驗(yàn):我們能判斷出波動(dòng)是靠鐵鏈上各質(zhì)點(diǎn)之間的相互作用來(lái)傳播的,但始終不便直接體驗(yàn)這種相互作用力.為此,我們有必要再來(lái)一個(gè)小活動(dòng),讓同學(xué)們用人浪模擬機(jī)械波. 執(zhí)行步驟一:安排學(xué)生進(jìn)行人浪活動(dòng)以模擬機(jī)械波.要求學(xué)生之間手挽手,并且最好閉上眼睛進(jìn)行模擬,以感受相互作用力. ★引導(dǎo)學(xué)生提煉相關(guān)概念:受迫振動(dòng). 執(zhí)行步驟二:要求學(xué)生仍然閉上眼睛同時(shí)松開(kāi)雙手,再?lài)L試進(jìn)行機(jī)械波的模擬,以深度體驗(yàn)相互作用力對(duì)于機(jī)械波形成的重要性. 3.活動(dòng):引導(dǎo)學(xué)生參照教材第23頁(yè)圖2-1-3細(xì)致分析繩波的形成過(guò)程,并用磁鐵在黑板上擺出類(lèi)似的波形圖以作示范. 提出問(wèn)題:如果波源在右方,且起振方向向下,機(jī)械波向左傳播的相應(yīng)時(shí)刻波形如何?可否上臺(tái)用磁鐵擺出?教師可利用手搖橫波模擬器對(duì)照比較. Q(補(bǔ)充):后一個(gè)小環(huán)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)總是滯后并重復(fù)前一個(gè)環(huán)的運(yùn)動(dòng). F(補(bǔ)充):另外,繩上有標(biāo)記的兩點(diǎn)左右振動(dòng),不會(huì)隨波前進(jìn).(以上都正確) ★回答追問(wèn): R:彈力(相互作用); S:有兩種運(yùn)動(dòng)形式. 2.抽選學(xué)生到教室前排進(jìn)行人浪活動(dòng)來(lái)模擬機(jī)械波,體驗(yàn)質(zhì)點(diǎn)之間的相互作用. 步驟一要求:閉眼、手挽手 步驟二要求:閉眼、松手 3.學(xué)生F等人上臺(tái)利用黑板上的磁鐵按要求擺出T4,T2,3T4,T等不同時(shí)刻的波形圖.分析機(jī)械波的形成過(guò)程體驗(yàn)相互作用力對(duì)于機(jī)械波形成的重要性

過(guò)程步驟教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)或回答(根據(jù)課堂實(shí)錄整理)設(shè)計(jì)意圖解決問(wèn)題 4.問(wèn)題五:剛才有提到,介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移,但我們明明又看到波形在往前傳播,那么機(jī)械波傳播的實(shí)質(zhì)到底是什么呢? ★引導(dǎo)學(xué)生提煉相關(guān)概念:振動(dòng)形式和能量. 教師板書(shū)Ⅱ 5.引入例題: 【例1】如下圖所示,沿水平方向的介質(zhì)中的部分質(zhì)點(diǎn),每相鄰兩質(zhì)點(diǎn)的距離相等,其中O為波源,從波源通過(guò)平衡位置豎直向下振動(dòng)開(kāi)始計(jì)時(shí),若不考慮機(jī)械能的損失,則下列關(guān)于質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)和介質(zhì)中的波的說(shuō)法中不正確的是 A.介質(zhì)中所有質(zhì)點(diǎn)的起振方向都是豎直向下的,但圖中質(zhì)點(diǎn)9起振最晚 B.圖中所畫(huà)出的質(zhì)點(diǎn)起振時(shí)間都是相同的,起振的位置和起振的方向是不同的 C.圖中質(zhì)點(diǎn)8完全重復(fù)質(zhì)點(diǎn)7的振動(dòng),但總比質(zhì)點(diǎn)7落后 D.質(zhì)點(diǎn)1至9的振動(dòng)都是受迫振動(dòng) 【例2】如圖所示,一列長(zhǎng)度為x的繩波以速度v向右勻速傳播,欲通過(guò)一長(zhǎng)度為d的圓管. (1)求該列繩波從開(kāi)始進(jìn)入到整體完全穿出圓管所用的時(shí)間; (2)該列波完全穿出圓管之后的波形是? (3)繩上A點(diǎn)是否隨波一起向右通過(guò)該管? 教師歸納:例1涉及機(jī)械波的形成,例2則關(guān)注機(jī)械波的傳播. 4.回答問(wèn)題五: C:傳播的是能量(機(jī)械能); B(補(bǔ)充):還傳播了振動(dòng)的形式. 5.抽選學(xué)生解答例題: T: 例1:B B: 例2: (1)(x+d)v; (2)左邊第一副圖; (3)A點(diǎn)不會(huì)隨波向右通過(guò)該管.了解機(jī)械波的傳播實(shí)質(zhì)應(yīng)用舉例歸納提升 接著要談的是機(jī)械波的分類(lèi),分類(lèi)的目的是為了便于研究.先看一下跟剛才的繩波不同的一種機(jī)械波. 1.教師利用縱波發(fā)生器演示縱波. ★提出問(wèn)題:那么,我們?cè)撊绾畏诸?lèi)呢? 2.提出概念:疏部、密部.(對(duì)應(yīng)橫波波峰、波谷來(lái)理解) 教師板書(shū)Ⅲ 3.簡(jiǎn)諧波的概念. ★提出問(wèn)題:那么,簡(jiǎn)諧波的特點(diǎn)是什么? 說(shuō)明:簡(jiǎn)諧波可以是橫波,也可以是縱波.我們的習(xí)題往往只針對(duì)這種理想化的簡(jiǎn)諧波. 教師板書(shū)Ⅳ 1.學(xué)生回答: V:按介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波的傳播方向關(guān)系不同,將波分為橫波和縱波.(學(xué)生回答時(shí)可參考教材) 2.學(xué)生對(duì)比疏部、密部與波峰、波谷. 3.學(xué)生回答: B:波源和介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng).觀看簡(jiǎn)諧波模擬動(dòng)畫(huà):知道機(jī)械波的分類(lèi)方式提出簡(jiǎn)諧波的概念

過(guò)程步驟教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)或回答(根據(jù)課堂實(shí)錄整理)設(shè)計(jì)意圖應(yīng)用 教材第24頁(yè),練習(xí)與評(píng)價(jià)(可作課后作業(yè)) 當(dāng)堂練習(xí)或作課后作業(yè)具體應(yīng)用結(jié)束 1.小結(jié):略. 2.結(jié)束語(yǔ):水波離開(kāi)了它產(chǎn)生的地方,而那里的水并不離開(kāi),就像風(fēng)在田野里掀起的麥浪.我們看到,麥浪滾滾地在田野里奔去,但是麥子卻仍舊留在原來(lái)的地方.———達(dá)芬奇 1.回顧本節(jié)內(nèi)容 2.學(xué)生齊聲朗讀結(jié)束語(yǔ).結(jié)束

板書(shū)設(shè)計(jì)：

教師板書(shū)Ⅰ

一、機(jī)械波的形成和傳播

1.機(jī)械波的定義：機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播．

2.條件：①波源；②介質(zhì)．

3.形成特點(diǎn)：波源的振動(dòng)形式通過(guò)介質(zhì)中的相互作用得以傳播，從而形成機(jī)械波．

教師板書(shū)Ⅱ

4.傳播實(shí)質(zhì)：①振動(dòng)形式；②能量(機(jī)械能)．

教師板書(shū)Ⅲ

二、機(jī)械波的分類(lèi)：

①橫波：振動(dòng)方向與傳播方向垂直.

②縱波：振動(dòng)方向與傳播方向平行．

我們了解了機(jī)械波的形成和傳播，也知道了機(jī)械波的分類(lèi)方式，最后還要補(bǔ)充一個(gè)理想化的概念：簡(jiǎn)諧波.

教師板書(shū)Ⅳ

三、簡(jiǎn)諧波：簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)在介質(zhì)中的傳播．

(說(shuō)明：加下劃線(xiàn)的板書(shū)內(nèi)容可在教材上勾畫(huà)或用PPT展現(xiàn))